JP3893339B2 - Optical communication module - Google Patents

Optical communication module Download PDF

Info

Publication number
JP3893339B2
JP3893339B2 JP2002262702A JP2002262702A JP3893339B2 JP 3893339 B2 JP3893339 B2 JP 3893339B2 JP 2002262702 A JP2002262702 A JP 2002262702A JP 2002262702 A JP2002262702 A JP 2002262702A JP 3893339 B2 JP3893339 B2 JP 3893339B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
optical fiber
optical
communication module
optical communication
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2002262702A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004101809A (en
Inventor
英明 藤田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP2002262702A priority Critical patent/JP3893339B2/en
Publication of JP2004101809A publication Critical patent/JP2004101809A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3893339B2 publication Critical patent/JP3893339B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、双方向に光信号を送受信することのできる光通信モジュールに関し、より詳しくはプラスチック光ファイバを伝送媒体として、家庭内通信や電子機器間通信、LAN(Local Area Network)等に使用することのできる光通信モジュールに関する。
【0002】
光ファイバを伝送媒体とした通信は、長距離伝送、高速伝送が可能なことから従来より注目されている。光ファイバとしては、ガラスを母材としたシングルモードファイバやマルチモードファイバが主に使用されている。ガラス光ファイバ(GOF)は伝送損失が小さく、伝送帯域が大きいことから長距離・高速通信に利用されている。しかしながら、これらの光ファイバはそのコア径が5〜80μmと非常に小さく、調芯や光通信モジュールとの結合を高精度で制御する必要があるため、高価な光ファイバプラグや光学系が必要となる。
【0003】
また、近年のプラスチック光ファイバ(POF)の低損失化・広帯域化に伴い、家庭内通信や電子機器間通信へのPOFを伝送媒体とした光通信モジュールの搭載が検討されている。GOFに比べ、POFはまだ長距離・高速伝送には不向きであるが、約1mmと大口径であることから、GOFに比べ光通信モジュールとの結合が容易であり、光ファイバと光通信モジュールとを簡易に抜き差しすることが可能となることから、安価で使い勝手の良い光通信リンクを得ることができるという利点がある。
【0004】
GOFとPOFではその特質が大きく異なり、それぞれの長所を生かした光通信モジュールが開発されている。GOFでは、長距離・高速伝送が可能であるという利点があるが、高精度でのアライメント技術が必要となり光通信モジュールは高価となる。図4はGOFを使用した光通信モジュールの一例を示している。光ファイバ102はフェルール121に接着され端面加工された後にプラグ107に取り付けられる。光通信モジュール101はプラグ107を挿入する開口部を有するレセプタクル110と送信レンズ106、発光素子104とから構成されている。JISC−5970等に記載されているように、各構成部品は数μmオーダーの精度を有している。また、各部品を高精度に組み立てる必要があり、光通信モジュール101は比較的高価なものとなる。
【0005】
POFを用いた光通信モジュールの一例を図5に示す。POFではコア径が大きく、高精度で調芯を行う必要がないため、高価なフェルールが必要なく簡易なプラグ107のみを使用することができる。プラグ107としては、オーディオのデジタル信号を伝送するのに使用されているオプティカル・ミニ・ジャック(OMJ)等がある。光通信モジュール101はモールドレンズ106と一体に形成された発光素子104と、レセプタクル110で構成され、POFが大口径であることから、これらの形状精度は数10〜100μmと大きいもので良く、安価で簡易に組立て可能な光通信モジュール101が得られる。例えば、POF自体のコア径の精度はJISC−6837では±60μmと規定されている。図4,図5は共に、片方向通信に用いられる送信モジュールの場合を示している。
【0006】
一方、光ファイバを伝送媒体とした光通信モジュールでは図4、図5で示したような、片方向で通信を行うもの以外に、同一波長で全二重方式で信号光の送信・受信の両方を行う光通信モジュールがある。この種の光通信モジュールでは、従来、二本の光ファイバを用いたものが主流であった。しかし、二本の光ファイバを用いた場合、光通信モジュールの小型化が困難であることや、伝送距離が長くなるに伴い光ファイバのコストが高くなるという問題があった。このため、一本の光ファイバを用いて、全二重方式の光通信を行う、光通信モジュールが提案されている。
【0007】
このような光通信モジュールでは、送信・受信を同一の光ファイバで行うことから、送信光と受信光の混信を防止することが重要となる。受信光に送信光が混信する原因としては主に、送信光が光ファイバに入射する時に光ファイバ端面で反射する場合(以下、「近端反射」と表記)と、光通信モジュール内での内部散乱光によるもの(以下、「内乱光」と表記)がある。
【0008】
また、光ファイバを伝送媒体とした光通信リンクにおいては、高いSN(Signal to Noise Ratio)を得るために、光ファイバから出射される受信光を高効率で受光素子に結合させることが重要となる。
【0009】
従来より提案されている一芯全二重通信用の光通信モジュールとしては、偏光分離素子を用いて送受信光を分離する方法がある。すなわち、光ファイバを伝播してきた受信光は伝播途中で偏光方向がランダムとなっているのに対し、送信光が光ファイバ端面で反射された反射光(近端反射)は偏光方向が同一であるため、この偏光を有する光のみを反射する偏光分離素子を光ファイバと受光素子の間に配置することにより近端反射による混信を防止することができる。しかし、この方法では、受信光の約半分が偏光分離素子により反射されるため、約3dBの受信損失が生じてしまい、効率的な光の利用が行えないことや、発光素子として安価な発光ダイオード(LED)を使用できないという問題があった。
【0010】
このため、特開平11−27217号公報等に送信光を光ファイバの中心からずれた位置に入射させ、光ファイバのその他の領域から出射される受信光を受光する方法が開示されている。図6を用いてこの方法を説明する。発光素子104から出射された送信光108は送信レンズ106で集光され、立上げミラー115で反射され、光ファイバ102の端面の光軸中心からずれた位置に入射される。光ファイバ102から出射される受信光109は受光素子105に結合する。光ファイバ102の端面は曲面あるいは傾斜面に加工されており、光ファイバ102の端面で反射された反射光114は光ファイバ102の外周方向に反射され、近端反射による混信が防止される。
【0011】
図7は光ファイバ102の端面での送信光108の結合位置と受信領域の関係を表している。送信光108を光ファイバ102の中心からずれた位置に入射する方式では、図7に示すように一芯の光ファイバ102の端面を送信光108が入射する送信領域と、受信領域とに空間的に分離することで一芯全二重通信を実現している。この方式では、受信領域を送信領域より大きくすることにより、偏光分離素子を用いた方式での約3dBの損失より少ない損失で送受信光の分離を行うことができる。すなわち、このような方式では、受信領域をより大きく(すなわち送信領域をより小さくして、光ファイバ102のより外周部に入射させる)ことにより受信効率を向上させることができる。GOFではコア径が小さいため、この空間分離による方法を採用することは困難であったが、POFではその大口径のコアを利用して、送信光と受信光を空間的に分離することが容易である。また、GOFに比べて高精度での組立てを行う必要がなく、比較的簡易で安価な光学部品により光学系を構成することができるため、安価な一芯全二重通信用の光通信モジュール102を得ることができる。
【0012】
更にPOFではその端面の処理が容易であるという特徴がある。GOFでの端面処理ではカットしたファイバ素線を高精度の寸法精度で加工されたフェルールに接着した後に、高価な研磨装置により鏡面加工する必要がある。一方、POFではコア径が大きく、かつ高精度に管理する必要がないためフェルールは必要なく、直接プラグに素線を接着し、端面は任意の形状のホットプレードに押し当てて溶融させることで簡易に処理することができる。光ファイバの端面形状としては、光軸に垂直な平面の他に傾斜面や球面等に加工される場合がある。GOFでは、発光素子から出射された送信光が光ファイバ端面で反射されて再び発光素子に結合し、発振状態が不安定となることを防止するため傾斜面とすることが多い。一方、POFでは光学系の精度が低く、光ファイバ端面で反射された送信光が発光素子に戻りにくいことや通信速度が比較的遅いことから、平坦面でも問題はない。しかし、前述したように一芯全二重通信を行う場合は、送信光108の反射光114が受光素子105に結合して近端反射による混信となることを防止するため、球面や傾斜面とする場合がある。
【0013】
図8は従来のプラスチック光ファイバ用のプラグ形状の一例を表しており、102は、光ファイバ、107はプラグ(OMJ)107を示している。POFでは、その端面をホットプレートにより溶融させることで任意の形状に加工することができる。図8では端面が球面である場合を示している。このように端面を溶融させる場合、プラグ7の先端部は図8に示すように先端部に行くに従い内径が大きくなるテーパー部12を有している。プラグ傾斜部12を有することにより、溶融したPOFがこの部分に広がるため、欠けやばりを生じることなくPOFの端面を加工することができる。すなわちPOFの先端はコア径より拡大された拡大部16を有している。またプラグ107は耐熱性が必要なこと等から一般にステンレスやアルミニウム等の金属によって作製されている。また、プラグ107の先端は強度を保つため平坦部13が形成されている。
【0014】
【特許文献1】
特開平11−27217号公報
特開昭61−122614号公報 図1、図2
JISC−5970
JISC−6387
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平11−27217号公報に開示されている方法では、POFの端面での送信光の反射による混信を防止することはできるが、プラグやレセプタクルで反射された光による混信を防止することはできない。前述したように、POFはプラグに固定され、プラグごとレセプタクルに挿入される。POFを用いた光通信モジュールでは安価にするために各構成部品の加工精度が低く、かつ空間分離により全二重通信をするために送信光をPOFの外周部に入射させているため、送信光の一部はPOFの端面ではなく、その外周のプラグやレセプタクルに照射される場合がある。例えば、図8に示したプラグではプラグ傾斜部12やプラグ平坦部13に照射された送信光は受光素子側に反射あるいは散乱しやすく混信となりやすい。
【0016】
また、電子機器間の通信等では約1mと短い距離での通信を行う必要があり、かつ簡易に抜差しが可能なことから、目への安全性(アイセーフティ)を考慮する必要があり、送信光量(光ファイバからの出射光量)を低く設定しなければならない。しかしながら、光通信モジュールの光源として半導体レーザを使用する場合、光源自体の光量を低下させると以下のような問題が生じる。
【0017】
半導体レーザの駆動電流と光出力の関係は図9に示すように、光出力が飽和しない領域においては、二本の直線による折れ線の特性で近似できる。このうちAの領域がレーザ発振の領域で、Bの領域は概ね自然放出の領域となる。バイアス電流として閾値電流(Ith)より大きい電流をとってパルス入力した場合、パルス信号の「0」においても光出力が大きくなるため、消光比が高くなる。また逆にバイアス電流としてIthより低い電流をとると、発振遅延によるパルス幅の減少(duty比の変化)が生じてしまう。このため通常はバイアス電流をIth近傍に設定する。この場合、パルス信号が「0」でも自然放出光があるため、この自然放出光とパルス信号が「1」の時の光出力の比から消光比が決定される。例えば、自然放出光が0.3mWの半導体レーザの場合、消光比10以上とするには最大出力(パルス信号が「1」の時の出力)を3mW以上に設定する必要がある。
【0018】
すなわち、半導体レーザの出力を低下させることで送信光量を低下させると消光比を満足することが困難となり、また、バイアス電流を低下させるとduty比が変化して問題となる。このため、半導体レーザから出射される光と光ファイバとの結合効率(送信効率)を低くすることで送信光量を低減させる必要がある。送信効率を低くする方法として、光透過率の低いフィルタや偏光素子を使って光量を低下させる方法があるが、部品点数が増えコストが高くなる。このため、発光素子からの出射光を集光して光ファイバに結合させる送信レンズの径を小さくすることにより、出射角度の大きい光線を送信レンズによってカットする方法が一般的である。
【0019】
しかし、この方法では、実際に送信に寄与しない光(送信レンズによってカットされた光)が増加するため、内乱光による混信が増加しやすいという問題があった。特に、一本の光ファイバにより全二重通信を行うためには、光ファイバから放射される受信光を効率良く受光素子に結合させる必要もある。しかし、受信効率を高くすると、同時に近端反射や内乱光による光も効率良く受信してしまい、混信が増加するという問題があった。更に、この内乱光もプラグやレセプタクルで受光素子105側に反射されることで混信となりやすい。
【0020】
これらの混信は構成部品の精度を向上させることにより対応することも可能であるが、その場合、POFを用いた光通信モジュールの安価で作製が簡易であるという特徴が損なわれてしまう。
【0021】
一方、光アイソレータに用いるコリメータレンズに遮光物を取付けることで迷光を低減させる方法が特開昭61−122614に開示されている。
【0022】
すなわち、半導体レーザとコリメータレンズの間に遮光物を挿入することで、レンズ内で発生する迷光を低減して、迷光が半導体レーザに戻ることを防止し、半導体レーザを安定して駆動できるようにしている。
【0023】
しかしながら、自らが発した光が元に戻るのを防止するものであり、一芯POFによる全二重光通信モジュールで問題となる、受光素子への混信を防止できるものではない。また、レンズ内での迷光を低減するものであり、光通信モジュール内での迷光や光ファイバプラグ等での散乱光を防止できるものではない。また、半導体レーザの発光点は微小なものであり、この発光点への戻り光を防止すれば良いが、光通信モジュールでは受信光との分離を行う必要がある。このため、内乱光の低減はより困難である。更にまた、遮光物を挿入する場合、挿入精度の管理や接着、経時変化による劣化などに注意する必要があり、コストが高く、性能上も問題となる。
【0024】
本発明は、これらの課題を鑑みてなされたものであり、一本のプラスチック光ファイバにより全二重方式の双方向通信が可能、特に、近端反射や内乱光によるクロストークを簡易な構成により低減することが可能である、安価で小型の光通信モジュールを提供するものである。
【0025】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、一本のプラスチック光ファイバにより光信号の送受信を行うことができる光通信モジュールであって、送信光を生成する発光素子と、前記プラスチック光ファイバから出射される受信光を受光する受光素子と、送信光および/または受信光を集光する光学部品と、前記プラスチック光ファイバの端部に取り付けられたプラグを挿入するための開口部を有するレセプタクルとを有し、前記プラスチック光ファイバはその端部にコア径よりその径が大きく拡大された拡大部を有し、前記プラグを前記レセプタクルに挿入したときに前記プラグおよび/または前記プラスチック光ファイバの先端部の周辺で前記拡大部の一部を、前記光学部品側から照射する不要光から遮光するように、混信防止部を前記レセプタクルの一部に形成したことを特徴とする光通信モジュールに関する。
【0026】
本発明は、さらに以下の光通信モジュールを提供するものである。
前記混信防止部は前記レセプタクルの一部に形成されていることを特徴とする上記に記載の光通信モジュール。
【0027】
前記混信防止部は前記光学部品が配置される側から前記プラスチック光ファイバ側に向けてその径が徐々に広くなる円錐形状であることを特徴とする上記いずれかに記載の光通信モジュール。
【0028】
前記混信防止部は前記光学部品が配置される側を先端とし、前記プラスチック光ファイバ側の光軸中心から外周方向に向けて傾斜した形状であることを特徴とする上記いずれかに記載の光通信モジュール。
【0029】
前記混信防止部は前記プラグの端部に照射されないように前記光学部品側から照射する光を遮光するように配置したことを特徴とする上記いずれかに記載の光通信モジュール。
【0031】
前記混信防止部の一部と前記光学部品の一部を接触させて配置したことを特徴とする上記いずれかに記載の光通信モジュール。
【0032】
前記混信防止部は前記プラスチック光ファイバ端面の前記送信光が入射する近傍にのみ形成されていることを特徴とする上記いずれかに記載の光通信モジュール。
【0033】
前記混信防止部の前記プラスチック光ファイバに対向する側の面を前記プラスチック光ファイバの光軸に対して傾斜させたことを特徴とする上記いずれかに記載の光通信モジュール。
【0034】
上記の構成とすることにより、近端反射および迷光等の内乱光による混信を低減した、一本の光ファイバによる全二重方式の光通信が可能となる。
【0035】
【発明の実施の形態】
(第1の実施例)
本発明に係る第1の実施の形態について、図1、図2に基づいて説明する。
図1は、光通信リンクの構成を示す概略図である。光通信リンク3は、伝送するデータ信号に基づく、伝送に適した変調光を双方向に伝送するための光ファイバ2と、光ファイバ2の両端に光学的に結合するように、それぞれ接続された各光通信モジュール1とを備えている。
【0036】
図2は、本発明の第1の実施の形態における光通信モジュールをあらわす概略図である。光通信モジュール1は、データ信号に基づく変調光である送信光8を生成する発光素子4と、光ファイバ2からの受信光9を受光してデータ信号を生成するための受光素子5と、発光素子4から出射される光を集光して光ファイバ2に結合させる送信レンズ6と、送信光8の方向を変えて光ファイバ2に結合させる立上げミラー15と、光ファイバ2を抜差し可能な開口部を有するレセプタクル10とから構成される。光ファイバ2の先端はプラグ7に接着・固定されており、光通信モジュール1の一部であるレセプタクル10の開口部に差し込むことで光ファイバ2と光通信モジュール1が光学的に結合される。
発光素子4により生成された光は、発光素子4の放射角にしたがって放射状に発散する。発散光は送信レンズ6で任意の開口数に変換されて集光される。集光された光は、立上げミラー15により方向を変えて、光ファイバ2に入射する。送信光8が入射する光ファイバ2の位置は、光ファイバ2のより外周部である。送信光8は光ファイバ2の端面で直径約数100μmの略円に集光されている。POFではコア径が大きいため集光面積が比較的大きくても良く、また、集光面積を大きくすることで多少軸ずれが生じても、送信光8の一部を光ファイバ2に入射させることができ、かつ安価な光学系による集光が可能となる。光ファイバ2から出射される受信光9は光ファイバ2の開口数で決まる放射角で放射し、対向した受光素子5に結合する。このように、送信光8と受信光9とを光ファイバ2の口径内で空間的に分離する場合、光ファイバ2の送信光8が入射する位置から出射される受信光9は受光素子5に結合しないため、また送信光8が入射する光ファイバ2の位置を、光ファイバ2のより外周部とすることで、受信光9をより効率良く受光素子5に結合できるようになる。
【0037】
光ファイバ2に入射する送信光8の一部は、光ファイバ2端面で反射される(反射光14)。送信光8の光ファイバ2からの反射光14は光ファイバ2の端面が球面に加工されていることから、光ファイバ2の外周方向に反射され、受光素子5には結合せず、近端反射による混信を防止することができる。
【0038】
また、前述したように、POFを伝送媒体とした光通信モジュール1では、低価格化のため構成部品の精度が低いこと、また、空間分離により全二重通信を行うために送信光8を光ファイバ2の外周部に入射させていることから、光ファイバ2の軸ずれ等により、送信光8の一部が光ファイバ2に入射せずに、その外周部に照射される場合がある。本光通信モジュール1では、レセプタクル10の一部に混信防止部11が形成されている。この混信防止部11は、光ファイバ2の端面処理時にできる拡大部16、プラグ7の傾斜部12、平坦部13に送信光8や光通信モジュール1内での内乱光が照射されないように構成され配置されている。
【0039】
混信防止部はプラグの一部を光学部品側から遮光するように配置した構成であるので、プラグからの反射・散乱による混信を低減することができる。
【0040】
プラスチック光ファイバはその端部にコア径よりその径が大きく拡大された拡大部を有するが、混信防止部は該拡大部の一部または全部を光学部品側から遮光するように配置しているので、光ファイバの拡大部、および/またはプラグの傾斜部からの反射・散乱による混信を低減することができる。
【0041】
レセプタクル10の内壁部は例えば黒色等の光吸収率の高い材料で形成するとよい。プラグ7は一般に金属で形成されているため、プラグ7への送信光8の照射を防止することで反射率を大幅に低減することができ近端反射による混信を低減することができる。また、混信防止部をレセプタクルと一体に形成することにより、組立て精度を向上させることができる。
【0042】
また、混信防止部11の光学部品が配置される側の面は、光ファイバ2の先端側から光ファイバ側の方向に、その径が大きくなる円錐形状となる構成としている。光ファイバの端面に沿って混信防止部が円錐形状となっているため、光ファイバの拡大部および光ファイバプラグを確実に遮光することが可能となり、近端反射や内乱光による混信を確実に低減することができる。すなわち、本来プラグ7の傾斜部12や平坦部13に照射される送信光8が混信防止部11に照射され、この円錐形状により光ファイバ2の外周方向に反射(第2の反射光17)されるため近端反射による混信をより確実に防止することができる。
【0043】
更に、混信防止部は光通信モジュールの光学部品が配置される側から光ファイバ側に向けて広がっていく傾斜形状をしているため、送信レンズ6で蹴られた送信光8や光通信モジュール1内部で散乱した内乱光を、その傾斜部で受光素子5側に反射されることを防止し、受光素子に結合することを防止することもできる。よって小径の送信レンズ6を使用することができ、アイセーフティと消光比の問題も解決することが容易となる。
【0044】
混信防止部11の光ファイバー側面は、光学部品側側面と同様に円錐形状としてよいが、その側面の全部又は一部を光ファイバ2の端面の外周に沿った形状とすることにより、光ファイバ2がどの方向に軸ずれしても対応することができ、光ファイバ2の拡大部16およびプラグ7を確実に遮光することが可能となり、近端反射や内乱光による混信を確実に低減することができる。
【0045】
また、光ファイバ2から出射される光の一部は光通信モジュール1の一部で反射されて再び光ファイバ2に結合し、光ファイバ2を伝搬して相手側の光通信モジュールに結合する場合がある(相手モジュール反射による混信)。この相手モジュール反射による混信を防止するために、混信防止部11の光ファイバ2に対向する面(反射結合防止面)は光ファイバ2の光軸に対して傾斜(反射光が光ファイバ2の開口数より大きくなる程度、具体的には開口数0.3程度なら10°程度)させてもよい。反射結合防止面に照射された光は反射して再び光ファイバ2側に戻るが、反射結合防止面12により、その反射角度が大きくなっているため、光ファイバ2には結合せず、相手モジュール反射による混信を低減させることができる。
【0046】
更にまた、混信防止部11はプラグ7と光通信モジュール1との位置決めを行うストッパーとしての役割も有している。プラグ7は混信防止部11でその挿入深さや位置が規制される。また、各光学部品はレセプタクル10に対して位置決めされているため、レセプタクル10を介して両者を位置合わせすることができる。
【0047】
次に図2で示した光通信モジュール1の各構成部材について説明する。
光ファイバ2としては、POFのように大口径の光ファイバ2が使用される。POFはコアがPMMA(Poly(methyl methacrylate)やポリカーボネート等の光透過性に優れたプラスチックからなり、クラッドは上記のコアより屈折率の低いプラスチックで構成されている。このような光ファイバ2では、石英光ファイバに比べそのコアの径を約200μmから約1mmと大きくすることが容易であることから、光通信モジュール1との結合調整が容易であり、安価な光通信リンク3を得ることができる。本実施例で示したように、送信光8と受信光9を空間的に分離する場合、コア径は1mm程度のものを使用することが好ましい。
【0048】
発光素子4としては、半導体レーザや、発光ダイオード(LED)が用いられる。発光素子4の波長としては、使用する光ファイバ2の伝送損失が少ない波長で、かつ安価であることが好ましい。例えば、光ファイバ2としてPOFを用いる場合、DVD等で量産効果のある、波長650nmの半導体レーザ等を用いることができる。また、発光素子4の後部には、モニター用フォトダイオードが配置されており、発光素子4の光量を一定に保つようにしている。
【0049】
受光素子5としては、受光した変調光の強弱を電気信号に変換し、発光素子4の波長域で感度の高いフォトダイオードを使用し、例えば、シリコンを材料とするPINフォトダイオードや、アバランシェフォトダイオード等を用いる。
【0050】
レセプタクル10はプラスチックを材料とし、射出成型等により作製される。色相は黒色等の使用する光波長において吸収率の高いものとすることが好ましい。レセプタクル10には各光学部品をアライメントするための位置決め部を形成しておくことで、簡易に光通信モジュール1を組み立てることが可能となる。
【0051】
以上のように、第1の実施例で示した光通信モジュール1を用いることにより、近端反射、および、迷光による内乱光による混信を防止でき、一本の光ファイバ2により全二重方式の光通信が可能となる。特に、簡易で安価な光学系を使用することが可能であることから低コストで、かつ、簡易に製造可能な光通信モジュール1を得ることができる。ここでは、レセプタクルの一部に混信防止部を設けたが、ファイバの端部に光吸収部材を直接形成して遮光する構成も可能である。
【0052】
(第2の実施例)
続いて、第2の実施例を図3に基づいて説明する。なお、この第2の実施例では、第1の実施例にて説明した部分と同様の機能を有する部材については、第1の実施例と同一の部材番号を付与して、その説明を省いた。本実施例では、第1の実施例と異なる光学系を有する光通信モジュール1を示している。
【0053】
発光素子4により生成された送信光8は、発光素子4の放射角にしたがって放射状に発散する。その後、送信光8は、送信レンズ6で任意の開口数に変換されて集光され、光学部材18を通過して、光ファイバ2に結合する。光ファイバ2から出射される受信光9は集光ミラー19により受光素子5方向に反射されると共に、曲率を有する集光ミラー19により集光されて受光素子5に結合する。光学部材18は送信光8が出射する面に光ファイバ2の光軸に対して傾斜したプリズム20を有しており、送信光8を屈折させて光ファイバ2に入射させている。また、集光ミラー19の一部は光ファイバ2に近接させて配置されている。
【0054】
光ファイバ2に入射する送信光8の一部は、光ファイバ2端面で反射される。送信光8の光ファイバ2での反射光は集光ミラー19により遮光されて受光素子5には結合せず、近端反射による混信を防止することができる。また、内乱光による混信も、集光ミラー19により、送信部と受信部が分離されていることから防止することができる。しかし、光ファイバ2のプラグ7やレセプタクル10の一部で反射・散乱した光は予期しない方向に散乱される場合があり、この散乱光を完全に分離することは困難である。この散乱光による混信を防止するためにレセプタクル10の一部に混信防止部11を形成している。
【0055】
本実施例では、混信防止部11は送信光8が入射する周辺(近傍)のみに形成されている。混信防止部11は、光ファイバ2の端面処理時にできる拡大部16、プラグ7の傾斜部12、平坦部13に送信光8や光通信モジュール1内での内乱光が照射されないように配置されており、その形状は光学部品が配置されている側から光ファイバ2側に向かって広がる傾斜形状となっている。集光ミラー19により送信部と受信部とを分離しているため、受信部側(図3の下側)には混信防止部11を形成する必要はない。また、集光ミラー19により図3の上下方向で送受信の分離を行っているため、混信防止部11は受信部側(図3の下側)に送信光8が反射・散乱されないように、その形状は光学部品が配置されている側から光ファイバ2側に向かって広がる傾斜形状に傾斜を持つ形状としている。
【0056】
光学部材18(ミラーは金属を蒸着することによりできる)はPMMAやポリカーボネート等のプラスチックを材料とし、射出成形等により作製される。そして、反射ミラー(集光ミラーでもある)となる側にアルミニウムや金等といった反射率の高い金属薄膜が蒸着法等により形成されている。光学部材18には送信光8を集光して光ファイバ2に結合させる送信レンズ6と、送信光8を屈折させて光ファイバ2に入射させるプリズム20、および、図示していないが、発光素子5や受光素子4との位置合わせに使用する位置決め用の凹凸部が形成されている。このように一つの光学部材18に多数の機能を持たせているため、構成部材を大幅に低減できると共に、組立て時の公差を低減できるため、低コストで小型な光通信モジュール1を得ることが可能となる。
【0057】
光学部材18の一部は混信防止部11の一部に接触もしくは近接して配置されている。光学部材18と混信防止部11に間隔が存在すると、その間での反射光により内乱光による混信が発生しやすくなる。また、プリズム20は送信光8を屈折させて、光ファイバ2の外周部から内周部方向に送信光8を傾けて入射させている。このことにより、送信光8がプラグ7の傾斜部12に照射されにくくなる。更に、混信防止部11は受信部側には形成していない。光ファイバ2から出射される光は光ファイバ2の拡大部16からも一部出射される。このため、受信部側に混信防止部11を形成しないことにより受信効率を向上させることが可能となる。
【0058】
また、光ファイバ2から出射される光の一部は光通信モジュール1の一部で反射されて再び光ファイバ2に結合し、光ファイバ2を伝搬して相手側の光通信モジュールに結合する場合がある(相手モジュール反射による混信)。この相手モジュール反射による混信を防止するために、混信防止部11の光ファイバ2に対向する面(反射結合防止面21)は光ファイバ2の光軸に対して傾斜(反射光が光ファイバ2の開口数より大きくなる程度、具体的には開口数0.3程度なら10°程度)させている。反射結合防止面21に照射された光は反射して再び光ファイバ2側に戻るが、反射結合防止面12により、その反射角度が大きくなっているため、光ファイバ2には結合しない。すなわち、反射結合防止面21により反射光が光ファイバ2の開口数より大きい角度に変換される。また、プリズム20も同様の働きを有しており、相手モジュール反射による混信を低減させている。
【0059】
なお、本実施例は一例であり、本発明はレセプタクル10の一部に混信防止部11を形成したことを特徴としており、もちろん、その他の光学配置に適用することが可能である。
【0060】
【発明の効果】
本発明に従えば、近端反射や内乱光によるクロストークを低減した、一本のプラスチック光ファイバによる全二重方式の双方向通信モジュールを安価で提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の光通信リンクの構成を説明する概略図。
【図2】 本発明における光通信モジュールの実施形態1の構成を説明する概略図。
【図3】 本発明における光通信モジュールの実施形態2の構成を説明する概略図。
【図4】 ガラス光ファイバを用いた光通信モジュールの構成を説明する概略図。
【図5】 従来のプラスチック光ファイバを用いた光通信モジュールの構成を説明する概略図。
【図6】 全二重通信が可能な従来の光通信モジュールを説明する概略構成図。
【図7】 光ファイバの端面での送信光の結合位置と受信領域の関係を説明する図。
【図8】 従来のプラスチック光ファイバ用のプラグ形状を説明する図。
【図9】 半導体レーザの電流と光出力との関係を説明するグラフ。
【符号の説明】
1:光通信モジュール
2:光ファイバ
3:光通信リンク
4:発光素子
5:受信素子
6:送信レンズ
7:プラグ
8:送信光
9:受信光
10:レセプタクル
11:混信防止部
12:プラグ傾斜部
13:プラグ平坦部
14:反射光(近端反射光)
15:立上げミラー
16:拡大部
17:第2反射光
18:光学部材
19:集光ミラー
20:プリズム
21:反射結合防止面
101:光通信モジュール
102:光ファイバ
104:発光素子
105:受光素子
106:送信レンズ
108:送信光
109:受信光
110:レセプタクル
114:反射光(近端反射)
115:立上げミラー
121:フェルール
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical communication module capable of bidirectionally transmitting and receiving optical signals, and more specifically, using a plastic optical fiber as a transmission medium for home communication, communication between electronic devices, LAN (Local Area Network), and the like. It is related with the optical communication module which can be used.
[0002]
Communication using an optical fiber as a transmission medium has been attracting attention since long-distance transmission and high-speed transmission are possible. As an optical fiber, a single mode fiber or a multimode fiber using a glass as a base material is mainly used. Glass optical fiber (GOF) is used for long-distance / high-speed communication because of its low transmission loss and large transmission band. However, these optical fibers have a very small core diameter of 5 to 80 μm, and it is necessary to control the alignment and the coupling with the optical communication module with high accuracy. Therefore, expensive optical fiber plugs and optical systems are required. Become.
[0003]
In recent years, with the reduction in loss and bandwidth of plastic optical fibers (POF), mounting of optical communication modules using POF as a transmission medium for in-home communication and communication between electronic devices is being studied. Compared to GOF, POF is still unsuitable for long-distance and high-speed transmission, but it has a large aperture of about 1 mm, so it can be easily combined with optical communication modules compared to GOF. Therefore, there is an advantage that an inexpensive and easy-to-use optical communication link can be obtained.
[0004]
The characteristics of GOF and POF differ greatly, and optical communication modules that take advantage of each advantage have been developed. GOF has an advantage that long-distance and high-speed transmission is possible, but an alignment technology with high accuracy is required, and the optical communication module becomes expensive. FIG. 4 shows an example of an optical communication module using GOF. The optical fiber 102 is attached to the plug 107 after being bonded to the ferrule 121 and having its end face processed. The optical communication module 101 includes a receptacle 110 having an opening for inserting a plug 107, a transmission lens 106, and a light emitting element 104. As described in JISC-5970 and the like, each component has an accuracy of the order of several μm. In addition, it is necessary to assemble each component with high accuracy, and the optical communication module 101 is relatively expensive.
[0005]
An example of an optical communication module using POF is shown in FIG. Since POF has a large core diameter and does not require alignment with high accuracy, an expensive ferrule is not required and only a simple plug 107 can be used. Examples of the plug 107 include an optical mini jack (OMJ) used for transmitting an audio digital signal. The optical communication module 101 is composed of a light emitting element 104 formed integrally with a molded lens 106 and a receptacle 110. Since the POF has a large diameter, the shape accuracy thereof may be as large as several tens to 100 μm and is inexpensive. Thus, the optical communication module 101 that can be easily assembled is obtained. For example, the accuracy of the core diameter of POF itself is defined as ± 60 μm in JISC-6837. 4 and 5 both show a case of a transmission module used for one-way communication.
[0006]
On the other hand, in the optical communication module using an optical fiber as a transmission medium, both the transmission and reception of signal light in the full-duplex mode at the same wavelength, as shown in FIGS. There is an optical communication module that performs. Conventionally, this type of optical communication module has mainly used two optical fibers. However, when two optical fibers are used, there are problems that it is difficult to reduce the size of the optical communication module and that the cost of the optical fiber increases as the transmission distance becomes longer. For this reason, an optical communication module that performs full-duplex optical communication using one optical fiber has been proposed.
[0007]
In such an optical communication module, since transmission and reception are performed by the same optical fiber, it is important to prevent interference between transmission light and reception light. The main causes of interference of the transmitted light with the received light are when the transmitted light is reflected at the end face of the optical fiber when entering the optical fiber (hereinafter referred to as “near end reflection”), and inside the optical communication module. Some of these are scattered light (hereinafter referred to as “inner light”).
[0008]
In an optical communication link using an optical fiber as a transmission medium, it is important to couple the received light emitted from the optical fiber to the light receiving element with high efficiency in order to obtain a high signal to noise ratio (SN). .
[0009]
As a conventionally proposed optical communication module for single-core full-duplex communication, there is a method of separating transmitted and received light using a polarization separation element. That is, while the received light that has propagated through the optical fiber has a random polarization direction in the middle of propagation, the reflected light (near-end reflection) reflected from the end face of the optical fiber has the same polarization direction. Therefore, interference due to near-end reflection can be prevented by disposing a polarization separation element that reflects only light having this polarization between the optical fiber and the light receiving element. However, in this method, since about half of the received light is reflected by the polarization separation element, a reception loss of about 3 dB occurs, and the light cannot be efficiently used. There was a problem that (LED) could not be used.
[0010]
For this reason, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-27217 and the like disclose a method in which transmission light is incident on a position shifted from the center of the optical fiber and received light emitted from other regions of the optical fiber is received. This method will be described with reference to FIG. The transmission light 108 emitted from the light emitting element 104 is collected by the transmission lens 106, reflected by the rising mirror 115, and incident on a position shifted from the optical axis center of the end face of the optical fiber 102. Received light 109 emitted from the optical fiber 102 is coupled to the light receiving element 105. The end surface of the optical fiber 102 is processed into a curved surface or an inclined surface, and the reflected light 114 reflected by the end surface of the optical fiber 102 is reflected in the outer peripheral direction of the optical fiber 102 to prevent interference due to near-end reflection.
[0011]
FIG. 7 shows the relationship between the coupling position of the transmission light 108 on the end face of the optical fiber 102 and the reception area. In the system in which the transmission light 108 is incident on a position shifted from the center of the optical fiber 102, the end surface of the single-core optical fiber 102 is spatially divided into a transmission area where the transmission light 108 enters and a reception area as shown in FIG. To achieve single-core full-duplex communication. In this method, by making the reception area larger than the transmission region, it is possible to separate transmitted and received light with a loss less than the loss of about 3 dB in the method using the polarization separation element. That is, in such a system, the reception efficiency can be improved by making the reception area larger (that is, making the transmission area smaller and making it enter the outer peripheral portion of the optical fiber 102). Since the core diameter is small in GOF, it is difficult to adopt this spatial separation method. However, in POF, it is easy to spatially separate transmitted light and received light using the large-diameter core. It is. Further, since it is not necessary to assemble with higher accuracy than the GOF, and the optical system can be configured with relatively simple and inexpensive optical components, the optical communication module 102 for single-core full-duplex communication is inexpensive. Can be obtained.
[0012]
Further, POF has a feature that its end face can be easily processed. In the end face processing with GOF, it is necessary to bond a cut fiber strand to a ferrule processed with high precision dimensional accuracy, and then perform mirror finishing with an expensive polishing apparatus. On the other hand, POF has a large core diameter and does not need to be managed with high precision, so no ferrule is required. The wire is directly bonded to the plug, and the end face is simply pressed against a hot plate of any shape and melted. Can be processed. The end face shape of the optical fiber may be processed into an inclined surface or a spherical surface in addition to a plane perpendicular to the optical axis. In GOF, the transmitted light emitted from the light emitting element is often reflected by the end face of the optical fiber and is coupled to the light emitting element again, so that an inclined surface is often used to prevent the oscillation state from becoming unstable. On the other hand, with POF, the accuracy of the optical system is low, and the transmitted light reflected by the end face of the optical fiber is difficult to return to the light emitting element, and the communication speed is relatively slow. However, as described above, when performing single-core full-duplex communication, in order to prevent the reflected light 114 of the transmission light 108 from being coupled to the light receiving element 105 and causing interference due to near-end reflection, a spherical surface or an inclined surface is used. There is a case.
[0013]
FIG. 8 shows an example of a plug shape for a conventional plastic optical fiber, where 102 indicates an optical fiber and 107 indicates a plug (OMJ) 107. POF can be processed into an arbitrary shape by melting its end face with a hot plate. FIG. 8 shows a case where the end surface is a spherical surface. When the end surface is melted in this way, the tip of the plug 7 has a tapered portion 12 whose inner diameter increases as it goes to the tip as shown in FIG. By having the plug inclined portion 12, the melted POF spreads in this portion, so that the end face of the POF can be processed without causing chipping or flashing. That is, the tip of the POF has an enlarged portion 16 that is enlarged from the core diameter. The plug 107 is generally made of a metal such as stainless steel or aluminum because heat resistance is required. Further, a flat portion 13 is formed at the tip of the plug 107 in order to maintain strength.
[0014]
[Patent Document 1]
JP-A-11-27217
Japanese Patent Laid-Open No. 61-122614 FIG. 1 and FIG.
JISC-5970
JISC-6387
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
However, the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-27217 can prevent interference due to reflection of transmission light at the end face of the POF, but prevents interference due to light reflected by the plug or the receptacle. I can't. As described above, the POF is fixed to the plug, and the plug is inserted into the receptacle. In the optical communication module using POF, the processing accuracy of each component is low in order to reduce the cost, and the transmission light is made incident on the outer peripheral portion of the POF in order to perform full-duplex communication by space separation. In some cases, a part of is not irradiated on the end face of the POF, but on the outer plug or receptacle. For example, in the plug shown in FIG. 8, the transmission light irradiated to the plug inclined portion 12 and the plug flat portion 13 is likely to be reflected or scattered toward the light receiving element side and easily cause interference.
[0016]
In addition, communication between electronic devices requires communication over a short distance of about 1 m and can be easily inserted and removed. Therefore, it is necessary to consider eye safety. The amount of light (the amount of light emitted from the optical fiber) must be set low. However, when a semiconductor laser is used as the light source of the optical communication module, the following problems occur when the light amount of the light source itself is reduced.
[0017]
As shown in FIG. 9, the relationship between the driving current of the semiconductor laser and the optical output can be approximated by the characteristics of a broken line formed by two straight lines in a region where the optical output is not saturated. Of these, the area A is a laser oscillation area, and the area B is a spontaneous emission area. When pulse input is performed with a current larger than the threshold current (Ith) as the bias current, the light output increases even at “0” of the pulse signal, and the extinction ratio increases. Conversely, if a current lower than Ith is taken as the bias current, the pulse width is reduced (duty ratio change) due to oscillation delay. Therefore, normally, the bias current is set in the vicinity of Ith. In this case, since spontaneous emission light is present even when the pulse signal is “0”, the extinction ratio is determined from the ratio of the spontaneous emission light and the light output when the pulse signal is “1”. For example, in the case of a semiconductor laser with spontaneous emission of 0.3 mW, the maximum output (output when the pulse signal is “1”) needs to be set to 3 mW or more in order to obtain an extinction ratio of 10 or more.
[0018]
That is, if the amount of transmitted light is reduced by reducing the output of the semiconductor laser, it will be difficult to satisfy the extinction ratio, and if the bias current is reduced, the duty ratio will change, causing a problem. For this reason, it is necessary to reduce the amount of transmitted light by reducing the coupling efficiency (transmission efficiency) between the light emitted from the semiconductor laser and the optical fiber. As a method of reducing the transmission efficiency, there is a method of reducing the amount of light using a filter or a polarizing element having a low light transmittance, but the number of parts increases and the cost increases. For this reason, a method of cutting a light beam having a large emission angle by the transmission lens by reducing the diameter of the transmission lens that collects the emitted light from the light emitting element and couples it to the optical fiber is common.
[0019]
However, this method has a problem in that light that does not actually contribute to transmission (light that is cut by the transmission lens) increases, and thus interference due to internal light tends to increase. In particular, in order to perform full-duplex communication using a single optical fiber, it is necessary to efficiently couple the received light emitted from the optical fiber to the light receiving element. However, when the reception efficiency is increased, light due to near-end reflection and internal disturbance light is also received efficiently, and there is a problem that interference increases. Further, the internal disturbance light is also reflected on the light receiving element 105 side by a plug or a receptacle, so that interference easily occurs.
[0020]
These interferences can be dealt with by improving the accuracy of the components, but in that case, the feature that the optical communication module using POF is inexpensive and easy to manufacture is lost.
[0021]
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-122614 discloses a method of reducing stray light by attaching a light blocking object to a collimator lens used in an optical isolator.
[0022]
That is, by inserting a light shield between the semiconductor laser and the collimator lens, stray light generated in the lens is reduced, stray light is prevented from returning to the semiconductor laser, and the semiconductor laser can be driven stably. ing.
[0023]
However, it prevents the light emitted from itself from returning to its original state, and does not prevent interference with the light receiving element, which is a problem in a full-duplex optical communication module using a single-core POF. Further, it is intended to reduce stray light in the lens, and cannot prevent stray light in the optical communication module or scattered light from an optical fiber plug or the like. Further, the light emitting point of the semiconductor laser is very small, and light returning to the light emitting point may be prevented. However, the optical communication module needs to be separated from the received light. For this reason, it is more difficult to reduce internal disturbance light. Furthermore, when inserting a light-shielding object, it is necessary to pay attention to management of the insertion accuracy, adhesion, deterioration due to changes over time, etc., which is expensive and problematic in terms of performance.
[0024]
The present invention has been made in view of these problems. Full duplex duplex communication is possible with a single plastic optical fiber, and in particular, crosstalk due to near-end reflection and internal disturbance light is simplified. An inexpensive and small-sized optical communication module that can be reduced is provided.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention is an optical communication module capable of transmitting and receiving an optical signal using a single plastic optical fiber, and receives a light emitting element that generates transmission light and received light emitted from the plastic optical fiber. A light receiving element, an optical component for condensing transmission light and / or reception light, and a receptacle having an opening for inserting a plug attached to an end of the plastic optical fiber, the plastic light The fiber has an enlarged portion whose diameter is larger than the core diameter at its end, and the enlarged portion around the tip of the plug and / or the plastic optical fiber when the plug is inserted into the receptacle To prevent interference from unnecessary light irradiating from the optical component side. Part of the receptacle The present invention relates to an optical communication module formed.
[0026]
The present invention further provides the following optical communication module.
The optical communication module according to the above, wherein the interference preventing unit is formed in a part of the receptacle.
[0027]
The optical communication module according to any one of the above, wherein the crosstalk prevention unit has a conical shape whose diameter gradually increases from the side on which the optical component is disposed toward the plastic optical fiber side.
[0028]
The optical communication unit according to any one of the above, wherein the crosstalk prevention unit has a shape inclined from an optical axis center on the plastic optical fiber side toward an outer peripheral direction with a side where the optical component is disposed as a tip. module.
[0029]
The optical communication module according to any one of the above, wherein the crosstalk prevention unit is arranged so as to shield light irradiated from the optical component side so as not to irradiate an end of the plug.
[0031]
The optical communication module according to any one of the above, wherein a part of the interference prevention unit and a part of the optical component are arranged in contact with each other.
[0032]
The optical communication module according to any one of the above, wherein the crosstalk prevention unit is formed only in the vicinity of the end face of the plastic optical fiber where the transmission light is incident.
[0033]
The optical communication module according to any one of the above, wherein a surface of the crosstalk prevention unit facing the plastic optical fiber is inclined with respect to an optical axis of the plastic optical fiber.
[0034]
With the above configuration, it is possible to perform full-duplex optical communication using a single optical fiber with reduced interference due to internal light such as near-end reflection and stray light.
[0035]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
A first embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an optical communication link. The optical communication link 3 is connected to an optical fiber 2 for bidirectional transmission of modulated light suitable for transmission based on a data signal to be transmitted, and to be optically coupled to both ends of the optical fiber 2. Each optical communication module 1 is provided.
[0036]
FIG. 2 is a schematic diagram showing the optical communication module according to the first embodiment of the present invention. The optical communication module 1 includes a light emitting element 4 that generates transmission light 8 that is modulated light based on a data signal, a light receiving element 5 that receives reception light 9 from the optical fiber 2 and generates a data signal, and light emission. A transmission lens 6 that condenses light emitted from the element 4 and couples it to the optical fiber 2, a rising mirror 15 that changes the direction of the transmission light 8 and couples it to the optical fiber 2, and the optical fiber 2 can be inserted and removed. It is comprised from the receptacle 10 which has an opening part. The tip of the optical fiber 2 is bonded and fixed to the plug 7, and the optical fiber 2 and the optical communication module 1 are optically coupled by being inserted into the opening of the receptacle 10 that is a part of the optical communication module 1.
The light generated by the light emitting element 4 diverges radially according to the radiation angle of the light emitting element 4. The divergent light is converted into an arbitrary numerical aperture by the transmission lens 6 and condensed. The collected light changes its direction by the rising mirror 15 and enters the optical fiber 2. The position of the optical fiber 2 on which the transmission light 8 is incident is the outer peripheral portion of the optical fiber 2. The transmission light 8 is condensed on a substantially circle having a diameter of about several hundreds μm at the end face of the optical fiber 2. In POF, since the core diameter is large, the condensing area may be relatively large, and even if the axial deviation is somewhat caused by increasing the condensing area, a part of the transmission light 8 is incident on the optical fiber 2. The light can be collected by an inexpensive optical system. Received light 9 emitted from the optical fiber 2 is emitted at an emission angle determined by the numerical aperture of the optical fiber 2 and is coupled to the opposing light receiving element 5. As described above, when the transmission light 8 and the reception light 9 are spatially separated within the aperture of the optical fiber 2, the reception light 9 emitted from the position where the transmission light 8 of the optical fiber 2 enters the light receiving element 5. Since coupling is not performed, and the position of the optical fiber 2 on which the transmission light 8 is incident is located on the outer peripheral portion of the optical fiber 2, the reception light 9 can be coupled to the light receiving element 5 more efficiently.
[0037]
A part of the transmission light 8 incident on the optical fiber 2 is reflected by the end face of the optical fiber 2 (reflected light 14). The reflected light 14 of the transmission light 8 from the optical fiber 2 is reflected in the outer peripheral direction of the optical fiber 2 because the end face of the optical fiber 2 is processed into a spherical surface, and is not coupled to the light receiving element 5 and reflected at the near end. Interference caused by can be prevented.
[0038]
Further, as described above, in the optical communication module 1 using POF as the transmission medium, the accuracy of the component parts is low due to the low price, and the transmission light 8 is used for full duplex communication by space separation. Since the light is incident on the outer peripheral portion of the fiber 2, a part of the transmission light 8 may be irradiated on the outer peripheral portion without being incident on the optical fiber 2 due to an axial deviation of the optical fiber 2 or the like. In the optical communication module 1, an interference prevention unit 11 is formed in a part of the receptacle 10. The interference preventing unit 11 is configured so that the enlarged light 16 formed during the end face processing of the optical fiber 2, the inclined part 12 of the plug 7, and the flat part 13 are not irradiated with the transmission light 8 or the internal disturbance light in the optical communication module 1. Has been placed.
[0039]
Since the interference preventing unit is configured so that a part of the plug is shielded from the optical component side, interference due to reflection / scattering from the plug can be reduced.
[0040]
The plastic optical fiber has an enlarged part whose diameter is larger than the core diameter at the end, but the crosstalk prevention part is arranged so that a part or all of the enlarged part is shielded from the optical component side. Further, interference due to reflection / scattering from the enlarged portion of the optical fiber and / or the inclined portion of the plug can be reduced.
[0041]
The inner wall portion of the receptacle 10 may be formed of a material having a high light absorption rate such as black. Since the plug 7 is generally made of metal, the reflectance can be significantly reduced by preventing the plug 7 from being irradiated with the transmission light 8, and interference due to near-end reflection can be reduced. Also, the assembly accuracy can be improved by forming the interference preventing part integrally with the receptacle.
[0042]
Further, the surface on the side where the optical component of the interference preventing unit 11 is arranged has a conical shape whose diameter increases in the direction from the distal end side of the optical fiber 2 to the optical fiber side. Since the crosstalk prevention part has a conical shape along the end face of the optical fiber, it is possible to reliably shield the enlarged part of the optical fiber and the optical fiber plug, and reliably reduce interference due to near-end reflection and internal disturbance light. can do. That is, the transmission light 8 that is originally applied to the inclined portion 12 and the flat portion 13 of the plug 7 is applied to the interference preventing portion 11 and is reflected in the outer peripheral direction of the optical fiber 2 by the conical shape (second reflected light 17). Therefore, interference due to near-end reflection can be prevented more reliably.
[0043]
Further, since the interference preventing unit has an inclined shape that spreads from the side where the optical components of the optical communication module are arranged toward the optical fiber side, the transmission light 8 kicked by the transmission lens 6 and the optical communication module 1 Internal disturbance light scattered inside can be prevented from being reflected by the inclined portion toward the light receiving element 5 and can be prevented from being coupled to the light receiving element. Therefore, the transmission lens 6 having a small diameter can be used, and it becomes easy to solve the problems of eye safety and extinction ratio.
[0044]
The optical fiber side surface of the interference preventing unit 11 may have a conical shape like the optical component side surface. However, by forming all or part of the side surface along the outer periphery of the end surface of the optical fiber 2, the optical fiber 2 It is possible to cope with any axis misalignment, it is possible to reliably shield the enlarged portion 16 and the plug 7 of the optical fiber 2, and to reliably reduce interference due to near-end reflection and internal disturbance light. .
[0045]
In addition, when a part of the light emitted from the optical fiber 2 is reflected by a part of the optical communication module 1 and coupled again to the optical fiber 2, the light propagates through the optical fiber 2 and is coupled to the other optical communication module. There is interference (interference due to reflection of the other module). In order to prevent interference due to the reflection of the counterpart module, the surface (reflection coupling prevention surface) facing the optical fiber 2 of the interference preventing unit 11 is inclined with respect to the optical axis of the optical fiber 2 (the reflected light is an opening of the optical fiber 2). It may be made larger than the number, specifically about 10 ° if the numerical aperture is about 0.3). The light applied to the reflection coupling prevention surface is reflected and returns to the optical fiber 2 side again, but the reflection angle is increased by the reflection coupling prevention surface 12, so that the reflection module is not coupled to the optical fiber 2 and the counterpart module. Interference due to reflection can be reduced.
[0046]
Furthermore, the interference preventing unit 11 also has a role as a stopper for positioning the plug 7 and the optical communication module 1. The insertion depth and position of the plug 7 are regulated by the interference preventing unit 11. Moreover, since each optical component is positioned with respect to the receptacle 10, both can be aligned via the receptacle 10. FIG.
[0047]
Next, each component of the optical communication module 1 shown in FIG. 2 will be described.
As the optical fiber 2, a large-diameter optical fiber 2 such as POF is used. POF has a core made of a plastic having excellent light transmission properties such as PMMA (Poly (methyl methacrylate) and polycarbonate, and a clad is made of a plastic having a refractive index lower than that of the above core. Since it is easy to increase the diameter of the core from about 200 μm to about 1 mm as compared with the quartz optical fiber, the coupling adjustment with the optical communication module 1 is easy, and an inexpensive optical communication link 3 can be obtained. As shown in this embodiment, when the transmission light 8 and the reception light 9 are spatially separated, it is preferable to use a core having a core diameter of about 1 mm.
[0048]
As the light emitting element 4, a semiconductor laser or a light emitting diode (LED) is used. The wavelength of the light emitting element 4 is preferably a wavelength with a small transmission loss of the optical fiber 2 to be used and is inexpensive. For example, when POF is used as the optical fiber 2, a semiconductor laser having a wavelength of 650 nm, which is mass-produced by a DVD or the like, can be used. Further, a monitoring photodiode is disposed at the rear of the light emitting element 4 so as to keep the light quantity of the light emitting element 4 constant.
[0049]
As the light receiving element 5, the intensity of the received modulated light is converted into an electric signal, and a photodiode having high sensitivity in the wavelength region of the light emitting element 4 is used. For example, a PIN photodiode or avalanche photodiode made of silicon is used. Etc. are used.
[0050]
The receptacle 10 is made of plastic and is manufactured by injection molding or the like. It is preferable that the hue has a high absorptance at the light wavelength used, such as black. By forming a positioning portion for aligning each optical component in the receptacle 10, the optical communication module 1 can be easily assembled.
[0051]
As described above, by using the optical communication module 1 shown in the first embodiment, it is possible to prevent near-end reflection and interference due to internal light due to stray light. Optical communication is possible. In particular, since it is possible to use a simple and inexpensive optical system, it is possible to obtain the optical communication module 1 that can be manufactured at low cost and easily. Here, the interference preventing portion is provided in a part of the receptacle, but a configuration in which a light absorbing member is directly formed on the end portion of the fiber to shield light is also possible.
[0052]
(Second embodiment)
Subsequently, a second embodiment will be described with reference to FIG. In the second embodiment, members having the same functions as those described in the first embodiment are assigned the same member numbers as in the first embodiment, and the description thereof is omitted. . In this embodiment, an optical communication module 1 having an optical system different from that of the first embodiment is shown.
[0053]
The transmission light 8 generated by the light emitting element 4 radiates radially according to the radiation angle of the light emitting element 4. Thereafter, the transmission light 8 is converted into an arbitrary numerical aperture by the transmission lens 6 and condensed, passes through the optical member 18, and is coupled to the optical fiber 2. The received light 9 emitted from the optical fiber 2 is reflected in the direction of the light receiving element 5 by the condenser mirror 19 and is condensed by the condenser mirror 19 having a curvature and coupled to the light receiving element 5. The optical member 18 has a prism 20 that is inclined with respect to the optical axis of the optical fiber 2 on the surface from which the transmission light 8 is emitted. The optical member 18 refracts the transmission light 8 and makes it incident on the optical fiber 2. A part of the condensing mirror 19 is arranged close to the optical fiber 2.
[0054]
A part of the transmission light 8 incident on the optical fiber 2 is reflected by the end face of the optical fiber 2. The reflected light of the transmission light 8 on the optical fiber 2 is shielded by the condensing mirror 19 and is not coupled to the light receiving element 5, and interference due to near-end reflection can be prevented. Also, interference due to internal light can be prevented because the transmission mirror and the reception block are separated by the condensing mirror 19. However, the light reflected and scattered by a part of the plug 7 and the receptacle 10 of the optical fiber 2 may be scattered in an unexpected direction, and it is difficult to completely separate the scattered light. In order to prevent the interference due to the scattered light, the interference prevention unit 11 is formed in a part of the receptacle 10.
[0055]
In the present embodiment, the interference prevention unit 11 is formed only in the vicinity (near) where the transmission light 8 is incident. The crosstalk prevention unit 11 is arranged so that the enlarged portion 16 formed during the end face processing of the optical fiber 2, the inclined portion 12 of the plug 7, and the flat portion 13 are not irradiated with the transmission light 8 or the internal disturbance light in the optical communication module 1. The shape is an inclined shape that spreads from the side where the optical component is disposed toward the optical fiber 2 side. Since the transmission unit and the reception unit are separated by the condensing mirror 19, it is not necessary to form the interference prevention unit 11 on the reception unit side (the lower side in FIG. 3). Further, since the transmission / reception is separated in the vertical direction of FIG. 3 by the condensing mirror 19, the crosstalk prevention unit 11 prevents the transmission light 8 from being reflected and scattered on the receiving unit side (lower side of FIG. 3). The shape is a shape having an inclination in an inclined shape that spreads from the side where the optical component is disposed toward the optical fiber 2 side.
[0056]
The optical member 18 (the mirror can be formed by vapor-depositing a metal) is made of plastic such as PMMA or polycarbonate, and is manufactured by injection molding or the like. A metal thin film having high reflectivity such as aluminum or gold is formed on the side to be a reflection mirror (also a condensing mirror) by vapor deposition or the like. The optical member 18 condenses the transmission light 8 and couples it to the optical fiber 2, the prism 20 that refracts the transmission light 8 and makes it incident on the optical fiber 2, and a light emitting element (not shown). 5 and an uneven portion for positioning used for alignment with the light receiving element 4 is formed. Since one optical member 18 is provided with a number of functions in this way, the number of constituent members can be greatly reduced, and tolerances during assembly can be reduced, so that a small optical communication module 1 can be obtained at low cost. It becomes possible.
[0057]
A part of the optical member 18 is disposed in contact with or close to a part of the interference preventing unit 11. If there is a gap between the optical member 18 and the interference prevention unit 11, interference due to internal disturbance light is likely to occur due to the reflected light between them. Further, the prism 20 refracts the transmission light 8 and makes the transmission light 8 tilted from the outer peripheral portion of the optical fiber 2 toward the inner peripheral portion. This makes it difficult for the transmission light 8 to be applied to the inclined portion 12 of the plug 7. Further, the interference preventing unit 11 is not formed on the receiving unit side. A part of the light emitted from the optical fiber 2 is also emitted from the enlarged portion 16 of the optical fiber 2. For this reason, it is possible to improve the reception efficiency by not forming the interference prevention unit 11 on the receiving unit side.
[0058]
In addition, when a part of the light emitted from the optical fiber 2 is reflected by a part of the optical communication module 1 and coupled again to the optical fiber 2, the light propagates through the optical fiber 2 and is coupled to the other optical communication module. There is interference (interference due to reflection of the other module). In order to prevent the interference due to the reflection of the counterpart module, the surface (reflection coupling prevention surface 21) of the interference prevention unit 11 that faces the optical fiber 2 is inclined with respect to the optical axis of the optical fiber 2 (the reflected light is the optical fiber 2). It is set to be larger than the numerical aperture, specifically about 10 ° if the numerical aperture is about 0.3). The light applied to the reflection coupling prevention surface 21 is reflected and returns to the optical fiber 2 side again. However, the reflection angle is increased by the reflection coupling prevention surface 12, so that it is not coupled to the optical fiber 2. That is, the reflected light is converted to an angle larger than the numerical aperture of the optical fiber 2 by the reflection coupling prevention surface 21. The prism 20 also has the same function, and reduces interference due to reflection of the counterpart module.
[0059]
This embodiment is merely an example, and the present invention is characterized in that the interference prevention unit 11 is formed in a part of the receptacle 10 and, of course, can be applied to other optical arrangements.
[0060]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide a full duplex duplex communication module using a single plastic optical fiber with reduced crosstalk due to near-end reflection and internal light at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the configuration of an optical communication link according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of an optical communication module according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the configuration of an optical communication module according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a configuration of an optical communication module using a glass optical fiber.
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a configuration of an optical communication module using a conventional plastic optical fiber.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram illustrating a conventional optical communication module capable of full-duplex communication.
FIG. 7 is a diagram for explaining a relationship between a transmission light coupling position on an end face of an optical fiber and a reception area;
FIG. 8 is a view for explaining a conventional plug shape for a plastic optical fiber.
FIG. 9 is a graph illustrating the relationship between the current of a semiconductor laser and the optical output.
[Explanation of symbols]
1: Optical communication module
2: Optical fiber
3: Optical communication link
4: Light emitting element
5: Receiving element
6: Transmitting lens
7: Plug
8: Transmitted light
9: Received light
10: Receptacle
11: Interference Prevention Department
12: Plug inclined part
13: Plug flat part
14: Reflected light (near-end reflected light)
15: Start-up mirror
16: Enlarged part
17: Second reflected light
18: Optical member
19: Condensing mirror
20: Prism
21: Antireflection coupling surface
101: Optical communication module
102: Optical fiber
104: Light emitting element
105: Light receiving element
106: Transmission lens
108: Transmitted light
109: Received light
110: Receptacle
114: Reflected light (near-end reflection)
115: Start-up mirror
121: Ferrule

Claims (7)

一本のプラスチック光ファイバにより光信号の送受信を行うことができる光通信モジュールであって、送信光を生成する発光素子と、前記プラスチック光ファイバから出射される受信光を受光する受光素子と、送信光および/または受信光を集光する光学部品と、前記プラスチック光ファイバの端部に取り付けられたプラグを挿入するための開口部を有するレセプタクルとを有し、前記プラスチック光ファイバはその端部にコア径よりその径が大きく拡大された拡大部を有し、前記プラグを前記レセプタクルに挿入したときに前記プラグおよび/または前記プラスチック光ファイバの先端部の周辺で前記拡大部の一部を、前記光学部品側から照射する不要光から遮光するように、混信防止部を前記レセプタクルの一部に形成したことを特徴とする光通信モジュール。An optical communication module capable of transmitting and receiving an optical signal using a single plastic optical fiber, a light emitting element for generating transmission light, a light receiving element for receiving reception light emitted from the plastic optical fiber, and transmission An optical component for collecting light and / or received light, and a receptacle having an opening for inserting a plug attached to an end of the plastic optical fiber, the plastic optical fiber at the end An enlarged portion whose diameter is larger than the core diameter, and when the plug is inserted into the receptacle, a part of the enlarged portion around the distal end portion of the plug and / or the plastic optical fiber, so as to shield the unnecessary light is irradiated from the optical component side, and characterized in that the interference preventing portion is formed in a portion of the receptacle That optical communication module. 前記混信防止部は前記光学部品が配置される側から前記プラスチック光ファイバ側に向けてその径が徐々に広くなる円錐形状であることを特徴とする請求項記載の光通信モジュール。Optical communication module Motomeko 1 wherein you wherein interference preventing portion has a conical shape that the diameter thereof becomes gradually wider toward the plastic optical fiber side from the side where the optical component is arranged. 前記混信防止部は前記光学部品が配置される側を先端とし、前記プラスチック光ファイバ側の光軸中心から外周方向に向けて傾斜した形状であることを特徴とする請求項1乃至いずれかに記載の光通信モジュール。The interference preventing portion includes a tip side, wherein the optical component is disposed, on any one of claims 1 to 2, characterized in that an inclined shape toward the outer circumferential direction from the center of the optical axis of the plastic optical fiber end The optical communication module described. 前記混信防止部は前記プラグの端部に照射されないように前記光学部品側から照射する不要光を遮光するように配置したことを特徴とする請求項1乃至いずれかに記載の光通信モジュール。Optical communication module according to any of claims 1 to 3 wherein the interference preventing portion is characterized by being arranged to shield the unnecessary light is irradiated from the optical component side so as not to be irradiated to an end of the plug. 前記混信防止部の一部と前記光学部品の一部を接触させて配置したことを特徴とする請求項1乃至いずれかに記載の光通信モジュール。Optical communication module according to any one of claims 1 to 4, characterized in that placed in contact with a portion of the optical component part of the interference preventing portion. 前記混信防止部は前記プラスチック光ファイバ端面の前記送信光が入射する近傍にのみ形成されていることを特徴とする請求項1乃至いずれかに記載の光通信モジュール。Optical communication module according to any of claims 1 to 5 wherein the interference preventing portion is characterized in that the transmission light of the plastic optical fiber end surface is formed only in the vicinity of the incident. 前記混信防止部の前記プラスチック光ファイバに対向する側の面を前記プラスチック光ファイバの光軸に対して傾斜させたことを特徴とする請求項1乃至いずれかに記載の光通信モジュール。The optical communication module according to any one of claims 1 to 6 , wherein a surface of the interference preventing unit facing the plastic optical fiber is inclined with respect to an optical axis of the plastic optical fiber.
JP2002262702A 2002-09-09 2002-09-09 Optical communication module Expired - Fee Related JP3893339B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002262702A JP3893339B2 (en) 2002-09-09 2002-09-09 Optical communication module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002262702A JP3893339B2 (en) 2002-09-09 2002-09-09 Optical communication module

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004101809A JP2004101809A (en) 2004-04-02
JP3893339B2 true JP3893339B2 (en) 2007-03-14

Family

ID=32262685

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002262702A Expired - Fee Related JP3893339B2 (en) 2002-09-09 2002-09-09 Optical communication module

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3893339B2 (en)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61278780A (en) * 1985-06-03 1986-12-09 Yamatake Honeywell Co Ltd Ferrule device for optical fiber
JPH0333403U (en) * 1989-08-11 1991-04-02
JP2000050010A (en) * 1998-08-03 2000-02-18 Sharp Corp Optical waveguide type image sensor
JP2000284153A (en) * 1999-03-31 2000-10-13 Sony Corp Device and method for optical transmission and reception
JP3955722B2 (en) * 2000-09-01 2007-08-08 シャープ株式会社 Optical transmission / reception system and optical transmission / reception module therefor
JP3430088B2 (en) * 1999-11-18 2003-07-28 シャープ株式会社 Optical transceiver module
JP3758526B2 (en) * 2000-08-10 2006-03-22 シャープ株式会社 Bidirectional optical communication device, bidirectional optical communication device, and bidirectional optical communication device assembling method
JP3925134B2 (en) * 2001-09-28 2007-06-06 ソニー株式会社 Optical transceiver

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004101809A (en) 2004-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3758526B2 (en) Bidirectional optical communication device, bidirectional optical communication device, and bidirectional optical communication device assembling method
US7068890B2 (en) Optical receiver with high dynamic range
US6249626B1 (en) Multimode fiber optical power monitoring tap for optical transmission systems
KR101286262B1 (en) Optical transceiver by using single wavelength communication
US20080101749A1 (en) Apertured fiber optic stub for control of multi-mode launch condition
JP2786322B2 (en) Reflection reduction assembly
JP3850743B2 (en) Optical communication module, and optical coupling structure between optical fiber and optical communication module
JP3847618B2 (en) Bi-directional optical communication module
US20090196617A1 (en) Single core bidirectional optical device
US5822478A (en) Optical device with means for preventing remaining scattered light rays from being fed back to the signal line and method for fabricating it
US7206140B2 (en) Lens, lens array and optical receiver
JP2005010748A (en) To-packaged optic-fiber receiving interface and method
US6282006B1 (en) Optical communications apparatus and method
JP3893339B2 (en) Optical communication module
JP3869774B2 (en) Optical communication system
JP3694432B2 (en) Bidirectional optical communication device and bidirectional optical communication device
JP3689644B2 (en) Bidirectional optical communication device and bidirectional optical communication device
JP3834178B2 (en) Bidirectional optical communication device and bidirectional optical communication device
JP3625406B2 (en) Bidirectional optical communication device and bidirectional optical communication device
JP2000056181A (en) Optical transmission device
US20050220410A1 (en) Low reflectance optical coupling
US6161965A (en) Optical coupling circuit
JP3907542B2 (en) Optical communication module
JP3939911B2 (en) Method and apparatus for single fiber bi-directional optical communication
JP3344149B2 (en) Optical semiconductor device module

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050525

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060426

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060502

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060621

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20061006

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20061024

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20061114

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20061205

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20061211

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees